JP2017016866A

JP2017016866A - シート部材の塗工システム

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Publication number: JP2017016866A
Application number: JP2015131735A
Authority: JP
Inventors: 尋史佐藤; Hiroshi Sato
Original assignee: Eliiy Power Co Ltd
Current assignee: Eliiy Power Co Ltd
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2017-01-19

Abstract

【課題】シート部材の所定の継ぎを行いつつスラリー塗工を行う場合においてシート部材における各部位の位置や部位の間隔を高精度に検出する塗工システムを提供する。【解決手段】ロール状に巻回されたシート部材２Ａの繰り出し装置１と、繰り出されたシート部材２Ａを巻取る巻取り装置３との間にシート部材２を走行させつつ、途中で繰り出されたシート部材２の表面にダイヘッド５、６を介してスラリーを塗布するもので、シート部材２の終端部に新たなロール状に巻回されたシート部材２Ｂの先端部を継ぐことで供給源を切替えてロール状に巻回された複数本のシート部材２Ａ、２Ｂに対する連続的な塗工を行う塗工システムであり、繰り出されたシート部材２の走行距離を検出するエンコーダ１３と、エンコーダ１３が送出する走行距離を表す走行距離信号を処理して、塗工開始位置から塗工終了位置まで所定の塗工が行われるよう制御する制御部１２と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明はシート部材の塗工システムに関し、特に電池の電極板を形成するため、電極を構成するためのスラリー状の電極活物質をシート状の金属箔に塗布する場合に適用して有用なものである。

電池の電極板を形成するため、シート部材としてのシート状の金属箔の表裏面に、スラリー状の電極活物質（以下、単にスラリーと称する）を塗布する塗工工程を有する。かかる塗工工程では、先ず、ロール状に巻き取られたシート部材である金属箔を繰り出し装置によって繰り出し、金属箔の表面に、塗工装置によりスラリーを塗布する。続いて、表面に塗布したスラリーを乾燥炉により乾燥させた後、さらに表面にスラリーが塗布された金属箔の裏面に、他の塗工装置により表面に塗布したスラリーと同様のスラリーを塗布する。そして、再び乾燥炉により、裏面に塗布したスラリーを乾燥させた後、巻取り装置によりロール状に巻き取る。

ここで、繰り出し装置から繰り出すロール状の金属箔の残量が少なくなり、ロール状に巻回された新規の金属箔からの繰り出しを行う際、これらの金属箔の端部を粘着テープ等によって互いに継ぎ合わせることで、両者を接続する（箔継ぎする）「箔継ぎ作業」が実施される。かかる箔継ぎ作業を実施する場合には、予め定められた品質を満足する電極板の生産量を極力維持するとともに生産効率を維持するため、金属箔に対するスラリーの塗工作業を継続しつつ実施される。

箔継ぎ作業を実施可能な、電池の製造方法を開示する公知技術として特許文献１が存在する。特許文献１に示すような「箔継ぎ作業」を実施しつつ塗工作業を連続的に行う場合には、金属箔における塗工開始位置および塗工終了位置を正確に特定して金属箔の所定の領域にスラリーを正確に塗工する必要がある。最終的にはスラリーが塗布されたシート状の金属箔を所定の長さに切断し個片化して金属箔とスラリーとが一体となった複数の電極板とする必要があるからである。

特開２０１２−９２８１号公報

ところで特許文献１では、箔継ぎ箇所の検出に関し、『箔継ぎ箇所が第一通過位置を通過したか否かの判断は、例えば、光センサーやマグネットセンサーなどの検出器を用いて、箔継ぎ箇所を直接検出することで判断してもよいし、あるいは、制御装置５に格納されるプログラム内にタイマー回路を設け、集電体シート５０が箔継ぎ装置２２を出てから第一通過位置に到達するまでの時間（以下、「到達時間Ｔ１」と記す）を、前記タイマー回路に予め入力しておき、到達時間Ｔ１の経過によって、箔継ぎ箇所が第一通過位置を通過したと判断してもよい』（特許文献１の段落〔００９３〕）と記載しており、光センサーやマグネットセンサーなどの検出器を用いるか、またはタイマーを利用して検出する手段を開示している。

しかしながら、特許文献１の如き検出器やタイマーを利用して箔継ぎ箇所を検出する場合には、繰り出し装置と巻取り装置の間を移動する金属箔における箔継ぎ箇所を高精度に検出するのが難しく、またタイマーを利用した場合には、金属箔の移動速度の変動の影響が大きく、この点においても箔継ぎ箇所を高精度に検出するのが難しいという問題を有している。

さらに、この種の電池の製造方法においては、上述の如き塗工工程の後に、通常プレス工程やスリット工程等の別工程が続く。かかる別工程において、所定の処理を高精度で確実に行うためには金属箔の走行方向において、金属箔に塗工された複数の塗工部位の間隔、つまり、先の塗工部位における塗工終了位置と先の塗工部位に続く塗工部位における塗工開始位置との間隔が所定の関係を維持していることが必須になる。しかしながら、上記特許文献１には隣り合う塗工部位の間隔を所定の通りに維持するための構成は何ら開示も示唆もされていない。

本発明は、上記従来技術に鑑み、シート部材の所定の継ぎを行いつつ連続的にスラリーの塗工を行う場合においてシート部材における各部位の位置や部位の間隔を高精度に検出することができるシート部材の塗工システムを提供する。

上記目的を達成する本発明の第１の態様は、ロール状に巻回されたシート部材を繰り出す繰り出し装置と、繰り出された前記シート部材を巻取る巻取り装置との間に展張された前記シート部材を走行させつつ、途中で繰り出された前記シート部材の表面に塗工手段を介してスラリーを塗布するものであり、繰り出された前記シート部材の終端部に新たなロール状に巻回されたシート部材の先端部を継ぐことで前記シート部材の供給源を切替えてロール状に巻回された複数本の前記シート部材に対する連続的な塗工を行う機能を有するシート部材の塗工システムであって、繰り出された前記シート部材の走行距離を検出するエンコーダと、前記エンコーダが送出する前記走行距離を表す走行距離信号を処理して前記スラリーの前記シート部材に対する塗工開始位置および塗工終了位置を演算し、前記塗工開始位置から前記塗工終了位置まで所定の塗工が行われるよう制御する制御手段と、を有することを特徴とするシート部材の塗工システムにある。

本態様によれば、シート部材の走行距離を高精度に検出してこれに基づき演算により継ぎ合わせ部分をはじめ、塗工開始位置や塗工終了位置を検出しているので所定の塗工を高精度に行うことができる。

本発明の第２の態様は、第１の態様に記載するシート部材の塗工システムにおいて、前記制御手段は、前記塗工開始位置の上流側に所定の塗工前距離を確保した前記スラリーの無塗工部が形成されるとともに、前記塗工終了位置の下流側に所定の塗工後距離を確保した前記スラリーの無塗工部が形成されるように前記シート部材の走行を制御するものであることを特徴とするシート部材の塗工システムにある。

本態様によれば、塗工工程の次の工程においてロール状に巻回されたシート部材の巻出しに必要なリード部分を良好に確保することができる。この結果、走行するシート部材に対する所定の連続処理の実現に資することができる。

本発明の第３の態様は、第２の態様に記載するシート部材の塗工システムにおいて、前記塗工後距離は、前記シート部材に対する前記スラリーの塗工工程の次の工程におけるロール状に巻回された前記シート部材を繰り出す繰り出し装置と、繰り出された前記シート部材を巻取る巻取り装置との間の長さである次の工程のスパン長に基づいて設定したことを特徴とするシート部材の塗工システムにある。

本態様によれば、リード部分の長さを、次の工程のスパン長を考慮した合理的なものとすることができる。

本発明の第４の態様は、第３の態様に記載するシート部材の塗工システムにおいて、前記塗工前距離は、前記シート部材に対する前記スラリーの塗工工程の次の次の工程におけるロール状に巻回された前記シート部材を繰り出す繰り出し装置と、繰り出された前記シート部材を巻取る巻取り装置との間の次の次の工程のスパン長に基づいて設定したことを特徴とするシート部材の塗工システムにある。

本態様によれば、次の次の工程におけるロール状に巻回されたシート部材の巻出しに必要な、リード部分を良好に確保することができる。この結果、走行するシート部材に対する所定の連続処理の実現に資することができる。

本発明の第５の態様は、第３又は第４の態様に記載するシート部材の塗工システムにおいて、前記塗工後距離と、前記次の工程のスパン長との関係は、前記塗工後距離≧前記次の工程のスパン長となっていることを特徴とするシート部材の塗工システムにある。

本態様によれば、最終的に製品の構成要素とはならないリード部として機能する塗工後距離を最も合理的なものとすることができる。

本発明の第６の態様は、第４の態様に記載するシート部材の塗工システムにおいて、前記塗工後距離と前記次の工程のスパン長との関係は、前記塗工後距離≧前記次の工程のスパン長となり、前記塗工前距離と前記次の次の工程のスパン長との関係は、前記塗工前距離≧前記次の次の工程のスパン長となっていることを特徴とするシート部材の塗工システムにある。

本態様によれば、最終的に製品の構成要素とはならないリード部として機能する塗工後距離とともに、塗工前距離を最も合理的なものとすることができる。

本発明の第７の態様は、第１〜第６の態様の何れか一つに記載するシート部材の塗工システムにおいて、前記シート部材は、電池の電極となる電極箔であり、前記スラリーは前記電池の電極を構成する電極活物質であることを特徴とするシート部材の塗工システムにある。

本態様によれば、電極の製造に利用する金属箔にスラリーを迅速かつ高精度に塗布することができる。

本発明によれば、先行するシート部材の終端に、次のロール状に巻回されたシート部材の先端をつないで連続的に塗工を行うとともに、塗工工程における塗工開始、塗工終了のタイミングを、エンコーダで検出したシート部材の走行距離の情報に基づき所定のパラメータを記憶している制御手段における演算を行ってその演算結果により制御しているので、正確かつ高精度に行う位置制御を行うことができる。

本発明の実施の形態に係るシート部材の塗工システムを示すブロック図である。上記実施の形態における塗工工程におけると塗工領域を概念的に示す説明図及び各モードにおける動作範囲を示す説明図である。図１に示す実施の形態の繰り出し装置における箔つなぎ動作を示す説明図である。図１に示す実施の形態の箔つなぎ部での動作を示す説明図である。図１に示す実施の形態の巻取り装置における箔巻取り動作を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るシート部材の塗工システムを示すブロック図である。同図に示すように、繰り出し装置１は、ロール状に巻回された、本形態のシート部材であるシート状の金属箔（以下、ロール状に巻回された金属箔は、以下単に“ロール状金属箔”と称する）２Ａは、回転シャフト５１に取り付けられる。この回転シャフト５１を回転させることでロール状金属箔２Ａを巻戻し、シート状の金属箔２として巻取り装置３に向け走行させる。本形態における繰り出し装置１はターレット式の自動巻替装置を内蔵しており、複数個（図では２個）のロール状金属箔２Ａ、２Ｂが装着されており、ロール状金属箔２Ａから繰り出されて巻取り装置３に向けて供給する金属箔２の繰り出しが終了する直前に、ロール状金属箔２Ａから繰り出された金属箔２の終端部に回転シャフト５２に取り付けられたロール状金属箔２Ｂの先端部を継ぎ、その後、金属箔２の供給源を切替える。かくして、金属箔２の繰り出しを中断することなく自動的に所定の処理を継続させる。

一方、巻取り装置３は、繰り出し装置１から繰り出されたシート状の金属箔２をロール状に巻取る。この巻取り装置３も回転シャフト５３を有し、この回転シャフト５３にシート状の金属箔２が巻き取られることとなる。さらに、巻取り装置３は繰り出し装置１と同様に、ターレット式の自動巻替装置も内蔵しており、本実施形態においては複数個（図では２個）のロール状金属箔として、この自動巻替装置により回転シャフト５３に巻き取ったロール状金属箔２Ａと、回転シャフト５４に巻き取ったロール状金属箔２Ｂと、を作製する。なお、本形態においては、繰り出し装置１と巻取り装置３の回転シャフト５１、５２、５３、５４の回転速度は、搬送される金属箔２にたるみのない展張状態が保たれ、搬送速度が所定の速度に保たれるように調整される。例えば、繰り出し装置１においては、巻き戻し開始時は回転シャフト５１、５２の回転速度を遅くし、巻き戻した金属箔２の量が増えるのに応じて回転シャフト５１、５２の回転速度を速くしていくようにする。巻取り装置３においては、巻取り開始時は回転シャフト５３、５４の回転速度を速くし、巻き取った金属箔２の量が増えるのに応じて回転シャフト５３、５４の回転速度を遅くしている。回転シャフト５１〜５４の回転速度の調整は、例えば、後述する押圧ローラ７の回転数を検出するエンコーダ１３の出力により種々の機構を制御する制御手段である制御部１２により制御される。なお、図中の矢印はロール状金属箔２Ａ、２Ｂの切替時の動作方向を示している。

金属箔２は、繰り出し装置１と巻取り装置３との間を、ローラ４Ａ，４Ｂ、４Ｃに案内されて走行し、その途中に配設された塗工手段であるダイヘッド５、６により電極活物質であるスラリーを吐出させて金属箔２の表面および裏面に所定の塗工を行う。本形態では、ダイヘッド５が金属箔２の表面に、ダイヘッド６が金属箔２の裏面にスラリーを塗布する。かかる塗布は、押圧ローラ７、８で金属箔２をダイヘッド５、６に向けて所定の圧力で押圧した状態で行う。金属箔２の上流側のダイヘッド５と下流側のダイヘッド６との間、および下流側のダイヘッド６と巻取り装置３との間には、それぞれ乾燥装置９、１０が配設してありダイヘッド５、６で金属箔２に塗布したスラリーを乾燥させる。シートカッタ１１は、巻取り装置３の上流側に配設してあり、巻取り装置３のロール状に巻回されたロール状金属箔２Ａ、２Ｂから巻戻した金属箔２を乾燥装置１０の下流側の所定位置で切断する。

制御部１２は当該システムの全体の動作を制御する。すなわち、エンコーダ１３の出力信号が表わす金属箔２の走行距離に応じてダイヘッド５、６による塗工処理の開始および終了時点の制御をはじめ、繰り出し装置１および巻取り装置３におけるロール状金属箔２Ａ、２Ｂの取替え処理、シートカッタ１１による金属箔２の切断処理等に伴う所定の処理を行わせる。また、監視部１５は金属箔２の走行に伴う異常を監視して、異常を検出した場合にはシステムの非常停止等を行わせる。

本形態におけるエンコーダ１３は、ダイヘッド５の反対側から金属箔２の表面に当接される押圧ローラ７の回転数をエンコーダ１３で検出することで当該塗工工程における金属箔２の走行距離を検出する。ここで、金属箔２はこれに作用する張力による走行方向に関する延びを生起することはなく、またスラリーが金属箔２に塗布されることにより金属箔２部分の厚さが変化する前の位置で押圧ローラ７の回転数を検出しているので、検出する走行距離は押圧ローラ７の直径（周長）に基づき一意に定まる長さに回転数を乗じた値として高精度に検出される。エンコーダ１３の出力信号は、金属箔２が走行した距離を表わす走行距離信号であるので、この走行距離信号に基づき制御部１２で所定の演算処理を行うことで塗工工程の所定の各処理を行う。この際、本形態では、塗工工程に続く他の工程、例えばプレス工程やスリット工程の各処理も考慮した処理を行っている。

図１に示す塗工システムにおける金属箔２を搬送するための駆動源としては、少なくともローラ２２、２３、２４及び、繰り出し装置１におけるロール状金属箔２Ａ、２Ｂの軸心となる回転シャフト５１、５２がある。これら駆動源の回転速度は、安定した塗工を行うため押圧ローラ７の回転速度を所定の回転速度としてこれを基準に、搬送される金属箔２にたるみが生じたり、過剰に引っ張ったりすることがないように、回転速度が調整される。この回転速度の調整は制御部１２により行われる。

ここで、繰り出し装置１は、回転シャフト５１、５２に取り付けられたロール状金属箔２Ａが、外周面に当接したローラ２２の回転によって引き出される。引き出された金属箔２はスプライサー２１を通り、ローラ４４Ａ〜４４Ｄ、４Ａに支持されながら本形態における塗工ヘッドであるダイヘッド５側へ搬送されていく。なお、図には示していないが、少なくとも図中の水平方向へ搬送される金属箔２はガイド部材により搬送がガイドされており、搬送される金属箔２が所望の方向へ搬送されるように、ローラ４４Ａ〜４４Ｄ近傍にガイド部材を設けるか、もしくは金属箔２を挟んでローラ４４Ａ〜４４Ｄと対向する位置に複数のガイド用ローラを配置して金属箔２を所望の方向へと誘導するようになっている。

金属箔２は、ローラ２３を駆動させて所定速度で回転させることで搬送され、ダイヘッド５上を通過していく。塗工準備段階においては速度調整、搬送される金属箔２の搬送位置調整、たるみや過引張の抑止調整のため、ダイヘッド５からの塗工は行われず（行われるとしても初期の調整用の塗工程度）にダイヘッド５を通過していく。その後、乾燥装置９、ローラ４Ｂ（及び４Ｄ）、４Ｃ（及び４Ｅ）、８、ダイヘッド６、乾燥装置１０、ローラ４４Ｅ〜４４Ｉ、シートカッタ１１を介して、ローラ２４あるいは巻取り装置３の回転シャフト５３、５４を駆動して巻取り装置３にて巻き取られる。

押圧ローラ７の回転量はエンコーダ１３により検出されており、エンコーダ１３は検出した回転数の情報を出力信号として制御部１２に出力する。制御部１２はエンコーダ１３が検出する押圧ローラ７の回転量に基づき金属箔２の位置を認識し、認識した位置に基づき、スプライサー２１、ダイヘッド５、６及びシートカッタ１１の各動作と、繰り出し装置１の切り換えと、巻取り装置３の切り換えとを制御する。繰り出し装置１によりロール状金属箔２Ａから金属箔２が繰り出されて、その先端部が押圧ローラ７に到達すると、金属箔２の進行に伴って押圧ローラ７が回転をし、エンコーダ１３により検出された押圧ローラ７の回転量に基づき制御部１２は金属箔２の先端部がどの位置まで到達したかを算出して認識する。例えば、本形態においては、押圧ローラ７の回転量から算出される金属箔２の先端位置が巻取り装置３に到達したと認識するまで（後述する図２の上段側における原反巻取長Ｌ１に相当）を塗工準備段階として、制御部１２は各機構を制御する。この場合は、塗工準備段階に繰り出される金属箔２の長さが長くなる可能性がある一方で金属箔２の搬送を安定にすることができる。この塗工準備段階に繰り出される金属箔２の長さ（Ｌ１）は、塗工準備にかかる時間に応じて適宜必要な時間（必要な金属箔２の長さ）に設定すればよい。例えば、金属箔２の先端位置が押圧ローラ７に到達したと認識されるまでに必要となる金属箔２の長さ（金属箔２の先端位置が押圧ローラ７に達したと認識されるまでの時間）としてもよい。

かかる塗工工程の各処理を図２に基づき制御部１２による制御の内容とともに、さらに詳細に説明する。図２の上段側は、上記塗工工程における塗工領域を概念的に示す説明図であり、図２の下段側は、同図の上段側の場合の各モードにおける動作範囲を示す説明図である。図２の上段側に示すように、繰り出し装置１におけるロール状金属箔２Ａは、金属箔の繰り出し開始位置から巻取り装置３におけるロール状金属箔２Ａの巻取り開始位置までの距離をパス長（図２中の原反巻取長Ｌ１）とし、最初の１回目巻取分として、繰り出し装置１からパス長だけ金属箔２のみを繰り出す。この結果、繰り出し装置１からダイヘッド５、乾燥装置９、ダイヘッド６および乾燥装置１０を通り巻取り装置３に至る距離であるパス長に相当する金属箔２のみのシートが繰り出し装置１と巻取り装置３との間に展張される。このように、金属箔２のみをパス長分繰り出すことにより、金属箔２の走行速度の調整や金属箔２の走行位置の調整が行われ、繰り出し装置１と巻取り装置３との間で金属箔２にたるみ等が生じないよう展張させることができる。このパス長分の金属箔は１回目の巻取り分として巻取り装置３の回転シャフト（例えば、回転シャフト５３）に巻き取られる。

かかる状態から開始される２回目巻取分として、所定の塗工前距離Ａを走行した金属箔２がダイヘッド５の位置を通過した時点からダイヘッド５による金属箔２の表面へのスラリーの塗工を開始し、表面にスラリーが塗工された金属箔２がダイヘッド６の位置を通過した時点からダイヘッド６による金属箔２の裏面へのスラリーの塗工を開始して、予め設定してある塗工長Ｌ３の塗工処理を実施した後、所定の塗工後距離Ｂだけ金属箔２を走行させて巻取長Ｌ２の金属箔を形成する。すなわち、塗工前距離Ａが、塗工開始位置の上流側におけるスラリーの無塗工部となっており、塗工後距離Ｂが、塗工終了位置の下流側におけるスラリーの無塗工部となっている。ここで、塗工長Ｌ３の図中左端が塗工開始位置、右端が塗工終了位置となっている。３回目巻取では２回目巻取と同様の処理を繰り返し、同様に巻取長Ｌ２の金属箔を形成する。さらに、４回目巻取でも３回目巻取と同様の処理を繰り返すが、４回目巻取の途中で１ｓｔロット（原反１巻）Ｒ１が終了するので、塗工後距離Ｂを確保した後、１ｓｔロットＲ１の金属箔２の終端に、次のロットである２ｎｄロットＲ２の先端の原反つなぎ部Ｐを箔つなぎ工程において接続する。かかる箔つなぎ工程は、従来（例えば特許文献１参照）と同様の作業を行う工程である。例えば、１ｓｔロットＲ１の金属箔２の終端に２ｎｄロットＲ２の先端の原反つなぎ部Ｐを粘着テープ等によって互いに継ぎ合わせる。このことで、金属箔２に対するスラリーの塗工作業は停止することなく継続して実施される。この結果、予め定められた塗工品質を満足する電極板の生産量および生産効率を高く維持することができる。

かくしてダイヘッド５、６による塗工工程の処理を停止させることなく連続的に２ｎｄロットＲ２における同様の塗工処理に移行することができる。ここで、４回目巻取で形成される金属箔は巻取長Ｌ２に、原反つなぎ部Ｐから所定のつなぎ巻取長Ｌ４を加えた長さとなる。

２ｎｄロットＲ２では、原反つなぎ部Ｐから所定のつなぎ巻取長Ｌ４を介して５回目巻取が開始され、先端側に塗工前距離Ａを、後端側に塗工後距離Ｂをそれぞれ確保した塗工長Ｌ３で巻取長Ｌ２の金属箔が形成される。以下、同様の処置により、図示していないが、本形態の場合は、さらに巻取長Ｌ２（塗工長Ｌ３）の金属箔２が２つ分形成される。ここで、塗工後距離Ｂは、次の工程（例えばプレス工程）におけるロール状金属箔２Ａ、２Ｂの繰り出し装置と巻取り装置との間の距離である次の工程のスパン長以上に設定され、塗工前距離Ａは、次の次の工程（例えばスリット工程）におけるロール状金属箔２Ａ、２Ｂの繰り出し装置と巻取り装置との間の距離である次の次の工程のスパン長以上に設定される。なお、プレス工程などの次の工程は、本形態の塗工システムの巻取り装置３から取り外したロール状金属箔２Ａ、２Ｂを次の工程を行うシステム（例えば、プレス装置を有するプレス加工システム）の繰り出し装置に装着して実施される。このため、次の工程の繰り出し装置と巻取り装置との間の距離である次の工程のスパン長とは、本形態の塗工システムの繰り出し装置１と巻取り装置３との間の距離とは別のものである。同様に、スリット工程などの次の次の工程は、次の工程のシステムの巻取り装置から取り外したロール状金属箔２Ａ、２Ｂを次の次の工程を行うシステム（例えば、スリット加工装置を有するスリット加工システム）の繰り出し装置に装着して実施される。このため、次の次の工程の繰り出し装置と巻取り装置との間の距離である次の次の工程のスパン長とは、本形態の塗工システムの繰り出し装置１と巻取り装置３との間の距離とは別のものである。もちろん、本形態の塗工システムのスパン長と、次の工程のスパン長と、次の次の工程のスパン長とは、同じ長さであってもよい。そして、図１の巻取り装置３では塗工前距離Ａ部分から巻取り始めることになるから、巻き取られたロール状金属箔の外側には塗工後距離Ｂ部分が位置することになる。このため、図１の巻取り装置３にて巻き取られたロール状金属箔に対する次の工程での巻き出しは塗工後距離Ｂ部分が先に巻き出されるため、塗工後距離Ｂを次の工程のスパン長以上に設定することとしている（塗工後距離Ｂ≧次の工程のスパン長）。同様に、次の工程の巻取り装置では塗工後距離Ｂ部分から巻取り始めることになるから、巻き取られたロール状金属箔の外側には塗工前距離Ａ部分が位置することになる。このため、次の工程の巻取り装置にて巻き取られたロール状金属箔に対する次の次の工程での巻き出しは塗工前距離Ａ部分が先に巻き出されるため、塗工前距離Ａを次の次の工程のスパン長以上に設定することとしている（塗工前距離Ａ≧次の次の工程のスパン長）。何れの場合も、ロットの取替工程を挟んでも次の工程、次の次の工程においても連続的な処理作業を行えるようにするためである。また、つなぎ巻取長Ｌ４は箔のつなぎ工程で用いられる箔つなぎ装置の性能に基づき必要となる長さが予め設定される。

また、図２の上段側の場合の各モードにおける動作範囲について説明する。図２の下段側に示すように、動作範囲Ｉが金属箔２に関する１回目巻取りと、最初の塗工工程における塗工を行う２回目巻取りまでを行う第１の動作モード、動作範囲IIが１ｓｔロットＲ１の全体に対する塗工として１回目巻取りから１ｓｔロットＲ１の金属箔２がなくなるまでの間の塗工（２〜４回目巻取りまで）を行う第２の動作モード、動作範囲IIIが複数ロットに跨いで連続的に全体の塗工を行う第３の動作モードである。

上述の如き本形態においては、先行するロットの金属箔２の終端に、次のロットの金属箔２の先端をつないで連続的に所定の塗工を行うことを可能とするとともに、塗工工程における塗工開始、塗工終了のタイミングを、エンコーダ１３で検出する金属箔２の走行距離の情報に基づき制御部１２により制御しているので、正確かつ高精度に行うことができる。また、複数ロットに跨いで連続的な塗工を行うことを可能としたので、塗工品質を満足する電極板の生産量および生産効率を高く維持することができる。さらに、塗工工程に続く、次の工程および次の次の工程も金属箔２を連続走行させつつ所定の処理を高効率かつ高精度に実施することができる。

さらに詳言すると、図２における動作範囲Ｉの動作モードの場合、前述の塗工準備段階の後に、金属箔２が塗工前距離Ａの長さだけ進んだことを、押圧ローラ７の回転量に基づき制御部１２にて認識される。この認識に基づいて制御部１２はダイヘッド５へスラリーの吐出開始を指示する信号を出力する。ダイヘッド５は制御部１２からの信号に基づき、搬送されている金属箔２の表面に塗工を行う。この塗工は、金属箔２の表面への塗工を開始してから金属箔２が塗工長Ｌ３だけ進んだことを、押圧ローラ７の回転量に基づき制御部１２が認識するまで行われる。金属箔２の表面に塗工開始してから金属箔２が塗工長Ｌ３だけ進んだことを制御部１２が認識すると、制御部１２はダイヘッド５へスラリーの吐出終了を指示する信号を出力する。ダイヘッド５は制御部１２からの信号に基づき、搬送されている金属箔２の表面への塗工を終了する。金属箔２の表面への塗工を終了してから塗工後距離Ｂの長さだけ進んだことを、押圧ローラ７の回転量に基づき制御部１２が認識すると、制御部１２における動作範囲Ｉの動作モードに基づくダイヘッド５への制御は完了する。

押圧ローラ７の回転量に基づき、金属箔２における表面にスラリーが塗工された部分が乾燥装置９を介してダイヘッド６まで到達したことを制御部１２が認識すると、制御部１２はダイヘッド６へスラリーの吐出開始を指示する信号を出力する。ダイヘッド６は制御部１２からの信号に基づき、搬送されている金属箔２の裏面に塗工を行う。この塗工は、金属箔２の裏面への塗工を開始してから金属箔２が塗工長Ｌ３だけ進んだことを、押圧ローラ７の回転量に基づき制御部１２が認識するまで行われる。金属箔２の裏面に塗工開始してから金属箔２が塗工長Ｌ３だけ進んだことを制御部１２が認識すると、制御部１２はダイヘッド６へスラリーの吐出終了を指示する信号を出力する。ダイヘッド６は制御部１２からの信号に基づき、搬送されている金属箔２の裏面への塗工を終了する。さらに、金属箔２の裏面への塗工を終了してから金属箔２が塗工後距離Ｂの分だけ進んだことを、押圧ローラ７の回転量に基づき制御部１２が認識すると、制御部１２における動作範囲Ｉの動作モードに基づくダイヘッド６への制御は完了する。

押圧ローラ７の回転量に基づき、金属の塗工準備終了部分（図２の上段側の原反巻取長Ｌ１と巻取長Ｌ２との境界部分）がシートカッタ１１に到達したことを制御部１２が認識すると、制御部１２はシートカッタ１１に金属箔２のカットを指示する信号を出力する。シートカッタ１１は制御部１２からの信号に基づき金属箔２をカットする。これにより、繰り出された金属箔２が、原反巻取長Ｌ１の金属箔２にカットされることとなる。この原反巻取長Ｌ１分の金属箔２は不要なため廃棄とすることができるが、本形態では、ここでカットせずにこの後に続くスラリーの塗工された部分とともに巻き取られることとしている。よって、第１の動作モードでは原反巻取長Ｌ１分とスラリーが表裏面に塗工された巻取長Ｌ２分との金属箔２が巻取り装置３にて巻き取られることとなる。

図２における第２の動作モードにおいては、第１の動作モードにおける、金属箔２の表面への塗工、金属箔２の裏面への塗工が３回繰り返して行われるように制御部１２が、ダイヘッド５、６を制御する。

図２の第３の動作モードにおいては、第２の動作モードと同様に、第１の動作モードにおける、金属箔２の表面への塗工、金属箔２の裏面への塗工が３回繰り返して行われるように制御部１２が、ダイヘッド５、６を制御する。第３の動作モードでは、さらに連続して金属箔２の表裏面への塗工を行うものとしており、塗工処理に必要となる金属箔２の長さが１ｓｔロットＲ１分（ロール状金属箔２Ａの金属箔２の全長）では足りないこととになる。このため、繰り出し装置１では、ロール状金属箔２Ａから繰り出された金属箔２の終端に次のロール状金属箔２Ｂの金属箔２の先端を接続する箔つなぎを行う。

ここで、繰り出し装置１における箔つなぎの動作について図３及び図４を用いて説明する。

図３（ａ）において、ローラ２２の回転に従ってロール状金属箔２Ａから金属箔２が繰り出され、スプライサー２１、ローラ４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ等を介してダイヘッド５の方向へ搬送される。押圧ローラ７の回転量に基づき、ロール状金属箔２Ａの金属箔２が全て繰り出されたと制御部１２によって認識された場合に、図３（ｂ）のように、金属箔２の終端部分をスプライサー２１内で保持される。具体的には、図４（ａ）に示されるように、スプライサー２１内において、保持部材２１Ｂが下降してテーブル２１Ａとの間に、ロール状金属箔２Ａから繰り出された金属箔２の終端近傍を挟み込む。この時、金属箔２同士を接着する接着部材２１Ｄやもう１つの保持部材２１Ｃはテーブル２１Ａから離間した位置で待機したままである。なお、保持部材２１Ｂ、２１Ｃ、接着部材２１Ｄの動作制御も、押圧ローラ７の回転量に基づいて制御部１２により制御可能である。金属箔２は、図１に示すローラ２３の駆動により搬送されるが、上下方向に移動可能なテンションローラ４４Ｃが下に移動することで、ローラ２３より下流側では金属箔２は搬送が継続される。このため、箔つなぎのために金属箔２の搬送が止まることがない。ローラ２２は回転シャフト５１から離間する方向に移動し、回転シャフト５１と回転シャフト５２の位置が入れ替わる。これにより、回転シャフト５２に取り付けられていたロール状金属箔２Ｂがローラ２２と当接可能な繰り出し位置に配置されることとなる。この時も金属箔２はローラ２３の駆動により搬送されるが、上下方向に移動可能なテンションローラ４４Ｃが下に移動することで、ローラ２３より下流側では金属箔２は搬送が継続される。

ロール状金属箔２Ｂがローラ２２と当接可能な繰り出し位置に配置されると、図３（ｃ）のように、ローラ２２をもとの位置へ戻す。これによりローラ２２の駆動でロール状金属箔２Ｂから新たな金属箔２が繰り出されることとなる。

この後、図３（ｄ）のように、ロール状金属箔２Ｂから繰り出された金属箔２の先端部分がスプライサー２１内部に入り、スプライサー２１にて保持しているロール状金属箔２Ａから繰り出された金属箔２とロール状金属箔２Ｂから繰り出された金属箔２とが接続される。この接続が行われた後、テンションローラ４４Ｃは次の箔つなぎのために元の位置へと戻り、箔つなぎ時の金属箔２の搬送を安定にするためのマージンを確保する。この時もローラ２３は回転駆動し、金属箔２の搬送は継続されるが、箔つなぎの接続が行われた後（後述する図４（ｄ）のタイミングで）ローラ２２が金属箔２を送り出す速さをローラ２３が金属箔２を送り出す速さより早くすることでテンションローラ４４によりマージン確保が可能となる。図３（ｄ）におけるスプライサー２１内での動作は、具体的には、図４（ｂ）のように、ロール状金属箔２Ｂから繰り出された金属箔２ＢＡの先端近傍を保持部材２１Ｃで挟み込む。この挟み込みの後、金属箔２ＢＡが必要以上に繰り出されないようにローラ２２の駆動を一時的に止める。このように保持部材２１Ｂに保持された金属箔２ＡＡの後端部の上に保持部材２１Ｃにて保持された金属箔２ＢＡの先端部が重なるようにして維持される。この状態で、図４（ｃ）のように、接着部材２１Ｄを下降させて金属箔２ＡＡと金属箔２ＢＡとを接着する。この接着は例えば溶接により行われる。この溶接の後、図４（ｄ）のように、保持部材２１Ｂ、２１Ｃ、接着部材２１Ｄを上昇して金属箔２ＡＡ、２ＢＡを開放するとともにローラ２２の駆動を再開させることで、箔つなぎがなされた金属箔が搬送される。この時、上述したようにローラ２２が金属箔２を繰り出す速さをローラ２３より早くすることで、次の箔つなぎのためのマージンが確保される。

箔つなぎがなされた金属箔２に対してダイヘッド５、６にて４回目の塗工がなされるが、制御部１２では、箔つなぎがなされた部分（図４（ｃ）における金属箔２ＡＡと金属箔２ＢＡとの接続箇所とその近傍）を認識し、箔つなぎがなされた部分を避けて４回目の塗工を行う。つまり、ダイヘッド５にて金属箔の表面に対する３回目の塗工が行われた後に塗工後距離Ｂの長さ分に相当する分の押圧ローラ７の回転量（押圧ローラ７が回転開始してから１ｓｔロットＲ１の長さに相当する分の回転量）になったことを、エンコーダ１３を介して制御部１２は認識する。制御部１２は、押圧ローラ７の回転量が、この認識からさらに金属箔２のつなぎ部分に相当する長さ（図２のつなぎ巻取長Ｌ４に相当）と塗工前距離Ａの長さに相当する量になるまで（金属箔の４回目の塗工の開始位置がダイヘッド５に到達するまで）ダイヘッド５に対してスラリーの吐出指示の信号を出さない。つなぎ巻取長Ｌ４の長さは、溶接等の金属箔間接続を行う箇所の幅α前後に所定の長さβ分を足した長さとしている（つまり、つなぎ巻取長Ｌ４は、α+２βとなる）。この後に、押圧ローラ７の回転量に基づき制御部１２が金属箔の４回目の塗工の開始位置がダイヘッド５に到達したと認識されると、制御部１２はダイヘッド５にスラリーの吐出を指示する信号をだす。このようにして、箔つなぎがなされた金属箔２の表面にスラリーが塗工される。以降同様に、制御部１２により、つなぎ巻取長Ｌ４を考慮したタイミングで、ダイヘッド６に対してもスラリーの吐出指示の信号が出される。このようにして、制御部１２における第３の動作モードに基づくダイヘッド６への制御が行われる。

ここで、巻取り装置３による巻取りによって、スラリーが塗工されたロール状の金属箔２が形成されるが、このロール状の金属箔２の大きさ（１つのロールとして巻き取る金属箔２の長さ）が所定の長さになった場合、別のロールとするために巻取りの切り換えを行う必要がある。つまり、回転シャフト５３にて巻き取った金属箔２の長さが所定の長さ分になった場合には、回転シャフト５３への巻取りは終了して、新たな回転シャフト５４へ巻取ることが必要となる。この巻取りの切り換え動作について図５を用いて説明する。

回転シャフト５３の駆動により金属箔２の巻取りが行われ、巻き取った金属箔２の長さが所定の長さに近づくと、制御部１２は事前に回転シャフト５３の位置と回転シャフト５４の位置を変更して回転シャフト５４への巻取り準備を開始する。この所定の長さに近づいたか否かの判断は、押圧ローラ７の回転量に基づいて行うこともできるし、巻取りを開始してからの回転シャフト５３の回転数などに基づいて行うこともできる。まず、図５（ａ）のように、回転シャフト５３に金属箔２が巻き取られ、ロール状金属箔２Ａが形成されている。この後、図５（ｂ）のように、回転シャフト５３と回転シャフト５４が時計方向に移動する。この時、ローラ２４Ａ、２４Ｂも回転シャフト５３、５４との位置関係を保ったまま時計方向に移動する。この移動により、回転シャフト５３は図５（ａ）における回転シャフト５４の位置に移動し、回転シャフト５４は図５（ａ）における回転シャフト５３の位置に移動する。回転シャフト５３の移動とともにローラ２４Ｂも図５（ａ）におけるローラ２４Ａの位置へと移動するため、移動が終了した時には、回転シャフト５３で巻き取っている金属箔２はローラ４４Ｊ、２４Ｂに支持された状態となる。この回転シャフト５３の移動動作により回転シャフト５３で巻取られている金属箔２が回転シャフト５３の移動に伴い回転シャフト５３の移動方向に引っ張られることになるが、図５（ｂ）のように、テンションローラ４４Ｇが下降することで、必要な金属箔２の供給がなされるので、巻取り装置３より上流側での金属箔２の搬送に影響を与えることが抑えられる。次に、押圧ローラ７の回転量から、搬送されている金属箔２のカット箇所がシートカッタ１１に到達したことを制御部１２により認識されると、制御部１２からの指示により回転シャフト５３の駆動が停止される。この時、図５（ｃ）のように、巻取り装置３の上流側での金属箔２の搬送を円滑に進めるためテンションローラ４４Ｇが上昇する。このようにすることで、巻取り装置３での金属箔２の巻取りは停止しているものの、搬送されてくる金属箔２をテンションローラ４４Ｇで吸収することができる。金属箔２におけるカット位置がシートカッタ１１の位置まできたところで搬送が停止した金属箔２に対し、図５（ｄ）のように、制御部１２からの指示を受けたシートカッタ１１により金属箔２がカットされる。このカットがなされた後に、回転シャフト５３の駆動が開始されてロール状金属箔２Ａとして巻き取るべき金属箔２が巻き取られ、ローラ２４をローラ４４Ｉに対向するように移動することで、カットされた後に上流側にある金属箔２を挟み込んで、ローラ２４の駆動により金属箔２を巻取り装置３の方向へ搬送する。さらに、図５（ｅ）のように、サポートローラ２５が回転駆動している回転シャフト５４側へ移動し、回転シャフト５４に新たに搬送されてくる金属箔２の先端部を押しつけて回転シャフト５４に巻き付くようにする。金属箔２は回転駆動する回転シャフト５４によって巻き取られていくので、ローラ２４を駆動させる必要はなくなるためローラ２４は離間する。金属箔２の巻取り初期段階では巻取り速度と上流側での金属箔２の搬送速度とが若干ずれるのでこの調整が制御部１２にて行われる間は、テンションローラ４４Ｇの下降等により搬送速度のずれを吸収するようにしている。

以上のように、本形態では制御部１２の制御により金属箔２を安定して搬送し、金属箔２の表面や裏面の所望の位置に電極スラリーを塗工することができる。

なお、上記実施の形態では、金属箔２の片面のみならず、反対側の面にもスラリーを塗布するようにしたが、必ずしも両面に塗布する必要はない。片面でも構わない。

また、エンコーダ１３は金属箔２に当接して回転する押圧ローラ７の回転数に基づくものに限定するものではない。エンコーダ１３が検出する金属箔２の走行距離を表す走行距離信号を送出する構造であれば、それ以上の限定はない。走行距離信号に基づき制御部１２における演算処理により塗工開始位置、塗工終了位置等を特定してダイヘッド５、６の動作等を制御し得る構造となっていれば良い。

さらに、シート部材を金属箔２に限定する必要もない。印刷等の分野で対象とされる紙等にスラリー状の液体を塗工する場合にも同様に適用できる。

本発明は、金属箔の表面にスラリー状の活物質を塗布して電極を作製する塗工工程を有する、例えばリチウムイオン電池の製造を行う産業分野において有効に利用することができる。

１繰り出し装置、
２金属箔（シート部材）
２Ａ、２Ｂロール状金属箔
３巻取り装置
５、６ダイヘッド
９、１０乾燥装置
１２制御部
１３エンコーダ
５１〜５４回転シャフト

Claims

ロール状に巻回されたシート部材を繰り出す繰り出し装置と、繰り出された前記シート部材を巻取る巻取り装置との間に展張された前記シート部材を走行させつつ、途中で繰り出された前記シート部材の表面に塗工手段を介してスラリーを塗布するものであり、繰り出された前記シート部材の終端部に新たなロール状に巻回されたシート部材の先端部を継ぐことで前記シート部材の供給源を切替えてロール状に巻回された複数本の前記シート部材に対する連続的な塗工を行う機能を有するシート部材の塗工システムであって、
繰り出された前記シート部材の走行距離を検出するエンコーダと、
前記エンコーダが送出する前記走行距離を表す走行距離信号を処理して前記スラリーの前記シート部材に対する塗工開始位置および塗工終了位置を演算し、前記塗工開始位置から前記塗工終了位置まで所定の塗工が行われるよう制御する制御手段と、を有することを特徴とするシート部材の塗工システム。
請求項１に記載するシート部材の塗工システムにおいて、
前記制御手段は、前記塗工開始位置の上流側に所定の塗工前距離を確保した前記スラリーの無塗工部が形成されるとともに、前記塗工終了位置の下流側に所定の塗工後距離を確保した前記スラリーの無塗工部が形成されるように前記シート部材の走行を制御するものであることを特徴とするシート部材の塗工システム。
請求項２に記載するシート部材の塗工システムにおいて、
前記塗工後距離は、前記シート部材に対する前記スラリーの塗工工程の次の工程におけるロール状に巻回された前記シート部材を繰り出す繰り出し装置と、繰り出された前記シート部材を巻取る巻取り装置との間の長さである次の工程のスパン長に基づいて設定したことを特徴とするシート部材の塗工システム。
請求項３に記載するシート部材の塗工システムにおいて、
前記塗工前距離は、前記シート部材に対する前記スラリーの塗工工程の次の次の工程におけるロール状に巻回された前記シート部材を繰り出す繰り出し装置と、繰り出された前記シート部材を巻取る巻取り装置との間の次の次の工程のスパン長に基づいて設定したことを特徴とするシート部材の塗工システム。
請求項３又は請求項４に記載するシート部材の塗工システムにおいて、
前記塗工後距離と、前記次の工程のスパン長との関係は、前記塗工後距離≧前記次の工程のスパン長となっていることを特徴とするシート部材の塗工システム。
請求項４に記載するシート部材の塗工システムにおいて、
前記塗工後距離と前記次の工程のスパン長との関係は、前記塗工後距離≧前記次の工程のスパン長となり、前記塗工前距離と前記次の次の工程のスパン長との関係は、前記塗工前距離≧前記次の次の工程のスパン長となっていることを特徴とするシート部材の塗工システム。
請求項１〜請求項６に何れか一つに記載するシート部材の塗工システムにおいて、
前記シート部材は、電池の電極となる電極箔であり、前記スラリーは前記電池の電極を構成する電極活物質であることを特徴とするシート部材の塗工システム。